Ingeniería Genética - Universitat Politècnica de Catalunya

Última modificación: 20-05-2016
240EQ222 - Ingeniería Genética
Unidad responsable:
240 - ETSEIB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona
Unidad que imparte:
713 - EQ - Departamento de Ingeniería Química
Curso:
2016
Titulación:
MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA QUÍMICA (Plan 2012). (Unidad docente Optativa)
Créditos ECTS:
4,5
Idiomas docencia:
Inglés
Profesorado
Responsable:
LUIS JAVIER DEL VALLE MENDOZA
Otros:
JUAN JESUS PEREZ GONZALEZ
DAVID ZANUY GOMARA
Capacidades previas
Conocimientos adquiridos en la asignatura "Biotecnología" impartida en el primer cuatrimestre.
Requisitos
Se recomienda cursar simultáneamente la asignatura "Ingeniería de Proteínas" (asignatura optativa de biotecnología).
Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura
Específicas:
1. Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química, biología y otras ciencias naturales, obtenidos mediante
estudio, experiencia, y práctica, con razonamiento crítico para establecer soluciones viables económicamente a
problemas técnicos.
2. Diseñar productos, procesos, sistemas y servicios de la industria química, así como la optimización de otros ya
desarrollados, tomando como base tecnológica las diversas áreas de la ingeniería química, comprensivas de procesos
y fenómenos de transporte, operaciones de separación e ingeniería de las reacciones químicas, nucleares,
electroquímicas y bioquímicas.
3. Gestionar la Investigación, Desarrollo e Innovación Tecnológica, atendiendo a la transferencia de tecnología y los
derechos de propiedad y de patentes.
4. Adaptarse a los cambios estructurales de la sociedad motivados por factores o fenómenos de índole económico,
energético o natural, para resolver los problemas derivados y aportar soluciones tecnológicas con un elevado
compromiso de sostenibilidad.
5. Integrarse con facilidad al equipo técnico interdisciplinar y creativo de cualquier empresa del sector químico o
centro de investigación.
Genéricas:
6. Comunicar y discutir propuestas y conclusiones en foros multilingües, especializados y no especializados, de un
modo claro y sin ambigüedades.
7. Liderar y definir equipos multidisciplinares capaces de resolver cambios técnicos y necesidades directivas en
contextos nacionales e internacionales.
8. Integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de emitir juicios y toma de decisiones, a partir de
información incompleta o limitada, que incluyan reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas del ejercicio
profesional.
9. Poseer las habilidades del aprendizaje autónomo para mantener y mejorar las competencias propias de la
ingeniería química que permitan el desarrollo continuo de la profesión
10. Tener capacidad de análisis y síntesis para el progreso continuo de productos, procesos, sistemas y servicios
utilizando criterios de seguridad, viabilidad económica, calidad y gestión medioambiental.
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Metodologías docentes
MD.2.
MD.3.
MD.4.
MD.5.
Lección magistral.
Aprendizaje autónomo pautado.
Aprendizaje cooperativo.
Aprendizaje basado en proyectos, problemas y casos.
Objetivos de aprendizaje de la asignatura
La asignatura presenta una visión detallada de metodologías y técnicas de la biología molecular que permiten el
aislamiento, manipulación y/o modificación de secuencias del DNA con la finalidad de obtener una proteína modificada
genéticamente o modificar estructuralmente el genoma de un organismo.
El programa de la asignatura se inicia con una visión global de la genética mendeliana, patrones de herencia y genética
evolutiva. Posteriormente, estos conceptos permitirán entender y mejorar los diseños de las estrategias propias de la
ingeniería genética dependiendo del sistema biológico que se utilizara para expresar la nueva construcción genética; es
decir, como las modificaciones genéticas introducidas mediante ingeniería genética se fijan en células, individuos y
poblaciones. Luego, el programa incluye una descripción de las técnicas fundamentales de la ingeniería genética que
sirven como herramientas para la obtención y manipulación de los ácidos nucleicos. Un capitulo adicional esta relacionado
con las metodologías especificas de la ingeniería genética en microorganismos, plantas y animales. Finalmente, las
aplicaciones de la ingeniería genética en el área biomédica serán tratadas en un capitulo independiente. Para, consolidar
y completar algunos conceptos de la asignatura se han incluido algunas actividades relacionadas a la bioinformatica como
herramienta para el análisis de secuencias de DNA y el diseño de estrategias de clonación. Una actividad adicional sobre
bioética y patentes en el entorno de la ingeniería genética ha sido considerada debido a los alcances sociales, y
económicos que pueden resultar de la investigación y desarrollo en ingeniería genética.
Horas totales de dedicación del estudiantado
Dedicación total: 0h
Horas grupo grande:
0h
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Horas grupo mediano:
0h
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Horas grupo pequeño:
0h
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Horas actividades dirigidas:
0h
0%
Horas aprendizaje autónomo:
0h
0%
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Contenidos
1. Genética mendeliana y evolutiva como base
para la Ingeniería Genética.
Dedicación: 16h
Grupo grande/Teoría: 5h
Grupo mediano/Prácticas: 2h
Aprendizaje autónomo: 9h
Descripción:
1.1) Mitosis. Meiosis. Nada. Alelos. Leyes de Mendel. Patrones de herencia: dominante, recesiva, ligada al sexo,
codominancia, influenciada por el sexo.
1.2) Darwin y la teoría de la evolución. La selección natural y la adaptación.
1.3) La población ideal y el equilibrio Hardy-Weinberg
1.4) La variabilidad genética de las poblaciones: la variación fenotípica y la variabilidad molecular.
1.5) Las desviaciones del apareamiento aleatorio y la consanguinidad.
1.6) La genética de las poblaciones finitas: la deriva genética.
1.7) La mutación. La migración y el flujo genético.
1.8) La variabilidad genética interpoblacional: diferenciación genética entre poblaciones, distancias genéticas y
árboles filogenéticos.
1.9) La evolución molecular: Tasas de sustitución de aminoácidos y nucleótidos, relojes moleculares y la teoría
neutralista de la evolución molecular. La genética de la especiación.
Actividades vinculadas:
Ejercicios y Problemas. Lecturas recomendadas.
Objetivos específicos:
Se espera que los estudiantes puedan integrar la ingeniería genética y sus aplicaciones dentro de un marco
global de la segregación del material genético a nivel individual y poblacional, y comprender cómo la ingeniería
genética puede influir en el acervo génico de un individuo y en una población.
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2. Herramientas y métodos de aplicación en
ingeniería genética y biotecnología.
Dedicación: 19h
Grupo grande/Teoría: 6h
Grupo mediano/Prácticas: 2h
Aprendizaje autónomo: 11h
Descripción:
2.1) Introducción a la ingeniería genética y biotecnología. Metodología del ADN recombinante. Descripción
general de la técnica del DNA recombinante. Enzimas de restricción, ADN polimerasas, RNA polimerasas, ligasas.
Hibridación de ácidos nucleicos. Diseño y marcaje de sondas. Southern y northern blot, e hibridación in-situ.
2.2) Enzimas de restricción y clonación de genes. Estructura y tipos de enzimas de restricción. Mapas de
restricción. Clonación de secuencias de ADN. Vectores de clonación: plásmidos, fagos, cósmidos. Transformación.
Identificación de recombinantes. Estrategias de clonación.
2.3) La PCR. Descripción de la técnica de la PCR. Variaciones de la PCR. Clonación de secuencias de ADN.
Nested-PCR. RT-PCR. Preparación de sondas de ácidos nucleicos por PCR. Secuenciación de DNA por PCR.
2.4) genotecas y Microarray. Construcción y sondeo de genotecas de DNA y de ADN copia. Secuenciación de
genomas. Microarrays y chips genéticos.
Actividades vinculadas:
Ejercicios y Problemas. Lecturas recomendadas.
Actividad 1: Análisis in-silico de mapas de restricción.
Actividad 2: Diseño de cebadores (primeros) por PCR.
Objetivos específicos:
Los alumnos adquirirán conocimientos sobre las herramientas básicas de trabajo con DNA y métodos generales
de clonación de secuencias de ADN (secuencias génicas y estructurales de DNA).
3. Clonación y expresión de genes
Dedicación: 14h
Grupo grande/Teoría: 4h
Grupo mediano/Prácticas: 2h
Aprendizaje autónomo: 8h
Descripción:
(3.1) Estructura y diseño de vectores de clonación y vectores de expresión. Factores que afectan la clonación y
expresión de genes en los sistemas recombinantes. Proteínas de fusión y purificación.
3.2) mutagénesis dirigida e ingeniería de proteínas. Procedimientos de mutagénesis sitio-específica. Mutagénesis
al azar. Ingeniería de proteínas para generar nuevas proteínas.
Actividades vinculadas:
Ejercicios y Problemas. Lecturas recomendadas.
Actividad 4: Análisis in-silico de secuencias de DNA
Objetivos específicos:
El alumno adquirirá conocimientos sobre estrategias avanzadas de la ingeniería genética para lograr productos
biotecnológicos. Selección de vectores, estrategias de clonación, optimización de secuencias, mutagénesis, y
expresión de secuencias de ADN.
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4. Ingeniería genética en microorganismos,
plantas y animales.
Dedicación: 18h
Grupo grande/Teoría: 6h
Grupo mediano/Prácticas: 2h
Aprendizaje autónomo: 10h
Descripción:
4.1) Métodos de transformación de levaduras: Saccharomyces cerevisiae como modelo. Vectores de levaduras:
tipo de plásmidos y sus aplicaciones. El sistema de dos y tres híbridos.
4.2) Biotecnología vegetal. Plantas transgénicas. Cultivo de plantas in-vitro. Vectores de clonación. Sistemas de
transformación en plantas. Transgénesis en plantas.
4.3) Biotecnología animal. Tecnología del DNA recombinante en células de mamíferos. Transfección y cultivo de
células de mamíferos. Tipo de vectores: plásmidos, virus, polímeros. Expresión de genes exógenos en células de
mamíferos. Animales transgénicos. Knock-out y knock-in génico en ratones transgénicos. Animales clónicos.
Actividades vinculadas:
Ejercicios y Problemas. Lecturas recomendadas.
Actividad 5: Regulación, ética y patentes en ingeniería genética.
Objetivos específicos:
Los alumnos adquirir una visión global y actualizada de las técnicas de ingeniería genética en diversos sistemas
biológicos. Asimismo, se va a intervenir para que el alumno desarrolle un razonamiento científico-técnico en
torno a casos socialmente reconocidos como la transgénesis y la terapia genética.
5. Ingeniería genética y biomedicina: aplicación
al diagnóstico molecular.
Dedicación: 15h
Grupo grande/Teoría: 4h
Grupo mediano/Prácticas: 2h
Aprendizaje autónomo: 9h
Descripción:
5.1) Biotecnología aplicada a la medicina.
5.2) Vacunas recombinantes: subunidades y vectores vivos recombinantes.
5.3) Terapia génica. Agentes terapéuticos. Supresión de la expresión génica: RNA antisense, ribozimas, RNA de
interferencia (RNAi).
5.4) Procesos biotecnológicos de alto rendimiento.
Actividades vinculadas:
Ejercicios y Problemas. Lecturas recomendadas.
Actividad 4: Análisis in-silico de secuencias de DNA
Actividad 5: Regulación, ética y patentes en ingeniería genética.
Objetivos específicos:
En esta unidad se abordan conocimientos biotecnológicos que permiten la producción de productos y servicios.
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Sistema de calificación
La calificación final de la asignatura será calculada de acuerdo a diferentes sistemas de evaluación, los cuales serán
ponderizados de la siguiente forma:
Calificación final = 40%(IE.1)+35%(IE.3)+20%(IE.4)+ 5%(IE.7)
Donde: IE.1) Examen escrito al finalizar la asignatura; IE.3) Test al finalizar cada contenido de la asignatura; IE.4)
Informes formales de las actividades; e IE.7) Valoración discrecional por los profesores.
Normas de realización de las actividades
Los test (IE.3) al finalizar cada contenido de la asignatura serán realizados usando el portal virtual ATENEA basado en
Moodle.
Los alumnos que no hayan presentado todos los informes formales de las actividades (IE.4) quedaran automáticamente
excluidos del examen final (IE.1).
La calificación de la valoración discrecional (IE.7) será establecida por todos los profesores que participan en la
asignatura.
Bibliografía
Básica:
Brown, T. A. Gene Cloning and Molecular Analysis [en línea]. 6th ed. Oxford: Wiley-Blackwell, 2010 [Consulta: 20/01/2015].
Disponible a: <http://site.ebrary.com/lib/upcatalunya/docDetail.action?docID=10387072>. ISBN 9781444318616.
Sambrook, J. ; Russell, D. Molecular cloning : a laboratory manual. 3rd. Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbour Press, 2001.
ISBN 0879695765.
Purves, W.K. ; Sadava, D. ; Orians, G.H. ; Heller H.C. Vida : la ciencia de la biología. 6a ed. México: Editorial Médica
Panamericana, 2003. ISBN 8479036761.
Fontdevila, Antonio ; A. Moya. Evolución : Origen, Adaptación y Divergencia de las Especies. Madrid: Síntesis, 2003. ISBN
849756121X.
Etxeberria, Xabier. Temas básicos de ética. Bilbao: Desclée de Brouwer, 2002. ISBN 8433016679.
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